水電廠電氣設(shè)備故障檢修及其維護(hù)方法

云南滇能祿勸電磷開發(fā)有限公司 王勇國

節(jié)約環(huán)保是當(dāng)今時(shí)代的發(fā)展主題，而作為主要發(fā)電方式之一的水力發(fā)電成為了資源節(jié)約的關(guān)注重點(diǎn)。相較于火力發(fā)電而言，水力發(fā)電對(duì)環(huán)境所產(chǎn)生的污染與破壞較少，可降低煤炭等不可再生資源的損耗量，基于這一優(yōu)勢(shì)，水力發(fā)電在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展促進(jìn)方面具有重要作用。水電廠的運(yùn)行涉及大量電氣設(shè)備，這些設(shè)備的工作狀態(tài)成為了水電廠能否正常運(yùn)行的關(guān)鍵因素，因此水電廠需要強(qiáng)化日常運(yùn)行維護(hù)，并重點(diǎn)監(jiān)測(cè)排查電氣設(shè)備故障，采取有效方式化解故障問題，從而保障電氣設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行，確保水電廠運(yùn)行價(jià)值的最大化發(fā)揮。

1 水電廠電氣設(shè)備常見故障及檢修方法

1.1 電氣設(shè)備常見故障

1.1.1 勵(lì)磁裝置故障

勵(lì)磁裝置是電氣設(shè)備最易出現(xiàn)故障的部位，在電氣設(shè)備運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)增加的同時(shí)勵(lì)磁電流會(huì)隨之降低，會(huì)因此導(dǎo)致電壓增大。若電壓升高值仍處于限定范圍內(nèi)，電氣設(shè)備仍可正常運(yùn)轉(zhuǎn)，然而若勵(lì)磁輸出回路電阻增大，則會(huì)導(dǎo)致電氣設(shè)備出現(xiàn)故障。電氣設(shè)備運(yùn)行時(shí)，電刷彈簧因磨損嚴(yán)重會(huì)發(fā)生形變、松動(dòng)或是壓力下降問題，這會(huì)導(dǎo)致電阻值增加，從而引發(fā)勵(lì)磁裝置的故障問題。如果電刷或滑環(huán)之上存在較厚的油污層，會(huì)降低電刷及滑環(huán)之間的接觸面積，導(dǎo)致電阻值升高，若此問題未及時(shí)化解，在滑環(huán)磨損程度不斷增加的同時(shí)其表面粗糙度會(huì)有所提升，從而會(huì)進(jìn)一步降低電刷及滑環(huán)之間的接觸效果，可能會(huì)導(dǎo)致滑環(huán)被燒損，或產(chǎn)生電火花從而誘發(fā)火災(zāi)事故[1]。

1.1.2 變壓器故障

1.1.2.1 變壓器聲音異常

變電壓發(fā)出“嗡嗡”聲時(shí)，意味著變壓器運(yùn)行負(fù)荷超出限度，而若出現(xiàn)“咬咬”聲，則說明變壓器內(nèi)部某些部位的接觸效果不佳。并且在變壓器處于單相接地狀態(tài)下，變壓器會(huì)發(fā)生刺耳聲音，變壓器零件松動(dòng)時(shí)則可聽到力度不一的錘擊聲。變電器故障點(diǎn)位置存在差異，其發(fā)出異常聲音的強(qiáng)弱有所差別。通常越靠近故障點(diǎn)，聽到的聲音越強(qiáng)。

1.1.2.2 變壓器絕緣瓷套管故障

變壓器所應(yīng)用的密封膠墊質(zhì)量不合格，或是螺母緊固度不佳，會(huì)使絕緣瓷套管難以高度密封，一旦水汽進(jìn)入便會(huì)使之受潮而出現(xiàn)故障。同時(shí)運(yùn)行維護(hù)過程中，若未能及時(shí)將電容式套管之上的污垢全部清除，會(huì)使套管之上形成游離電，會(huì)因套管閃絡(luò)故障發(fā)生而產(chǎn)生氣體，這些氣體的存在可能會(huì)誘發(fā)瓦斯保護(hù)動(dòng)作。若放電問題逐步發(fā)展，還會(huì)導(dǎo)致絕緣受損，從而會(huì)產(chǎn)生碳化痕跡或出現(xiàn)穿孔現(xiàn)象。

1.2 電氣設(shè)備故障檢修的主要方法

1.2.1 日常檢測(cè)法

1.2.1.1 電阻檢測(cè)法

基于電流表對(duì)電氣線路進(jìn)行測(cè)定，根據(jù)電流表數(shù)值波動(dòng)對(duì)線路的運(yùn)行狀態(tài)是否正常做出判定便是電阻檢測(cè)法。應(yīng)用此方法之前，需要在電氣線路之上串聯(lián)電流表，并記錄正常情況下的電流表變化數(shù)值，而后實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)檢測(cè)過程中電流表數(shù)值的變化情況，通過兩個(gè)數(shù)值的對(duì)比分析判定電氣線路是否存在故障問題。

1.2.1.2 電壓檢測(cè)法

此方法是指通過測(cè)定電氣線路不同位置處的電壓值判定電氣線路的運(yùn)行狀態(tài)是否正常。此檢測(cè)方法應(yīng)用時(shí)需要應(yīng)用電壓表，并需實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電壓表數(shù)值的變化情況。相較于電阻檢測(cè)法而言，應(yīng)用電壓檢測(cè)法可減少串聯(lián)電流環(huán)節(jié)，可采用直接測(cè)量不同電氣線路節(jié)點(diǎn)電壓值的方式，根據(jù)異常電壓值出現(xiàn)點(diǎn)判斷出電氣線路的故障點(diǎn)。

1.2.2 工作經(jīng)驗(yàn)法

此方法是指根據(jù)故障檢修人員的工作經(jīng)驗(yàn)判斷故障點(diǎn)，是一種高效、簡(jiǎn)單的檢修方法，但對(duì)檢修人員的經(jīng)驗(yàn)豐富性要求較高。

1.2.2.1 彈壓活動(dòng)部件檢修法

此方法是指檢測(cè)開關(guān)、按鈕等活動(dòng)部件時(shí)，檢修人員應(yīng)于斷電后按壓活動(dòng)部件，以增強(qiáng)被按壓部件的動(dòng)作靈活度，提升其觸頭摩擦效果，從而判斷或排除故障。通常用于控制系統(tǒng)長(zhǎng)期閑置后的應(yīng)用恢復(fù)，采用此法可將部分部件的氧化現(xiàn)象進(jìn)行消除，或排除因受潮導(dǎo)致的故障問題。

1.2.2.2 電路敲擊檢修法

這是一種需要在設(shè)備帶電工作時(shí)實(shí)施的檢修方法。可利用橡皮小錘對(duì)運(yùn)行元件進(jìn)行輕輕敲打，可根據(jù)電路故障是否排除、是否有新故障產(chǎn)生而判定此元件及周邊元件是否存在故障問題。采用此方法敲擊后電氣設(shè)備運(yùn)行若出現(xiàn)異常，意味著設(shè)備有潛在故障隱患，因而應(yīng)及時(shí)排查與修復(fù)。

1.2.2.3 黑暗觀察檢修法

此檢修方法是根據(jù)故障狀態(tài)下電路火花及聲音產(chǎn)生情況與正常狀態(tài)有所差異的原理判斷電路故障。需要在黑暗狀態(tài)下，注意觀察火花現(xiàn)象，并傾聽火花產(chǎn)生時(shí)的響聲，從而確定故障點(diǎn)。此方法的弊端是難以確定故障原因，還需結(jié)合其他檢測(cè)方式明確故障成因后再針對(duì)性處理。

1.2.3 抗干擾法

此方法主要應(yīng)用于PLC 系統(tǒng)干擾問題處理中，通常電氣設(shè)備的PLC 系統(tǒng)需在電磁環(huán)境下運(yùn)行，因而電磁干擾是導(dǎo)致PLC 出現(xiàn)故障的主要原因。水電廠可采用兩種方法消除PLC 系統(tǒng)所受的電磁干擾。一是通過增設(shè)小型繼電器、光電藕合器等裝置隔離PLC 內(nèi)部，以防止外部信號(hào)干擾PLC 系統(tǒng)運(yùn)行。二是在PLC 系統(tǒng)輸出變化下降之時(shí)安裝繼電器型輸出模塊，通過輸出端保護(hù)降低PLC 系統(tǒng)的受損幾率。

2 水電站電氣設(shè)備維修檢修的具體內(nèi)容

2.1 嚴(yán)格檢查與清掃發(fā)電機(jī)定子轉(zhuǎn)子

詳細(xì)檢查發(fā)電機(jī)定子外觀，對(duì)其上是否存在劃痕進(jìn)行檢查，并排查線棒絕緣層有無受損情況。同時(shí)，要檢查定子上端及下端云母帶捆綁是否松動(dòng)，并檢查磁極固定螺栓的緊固性。由于發(fā)電機(jī)匯流環(huán)外部連接處易出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象，電氣設(shè)備檢修時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注此部位有無因熱量聚集導(dǎo)致的變色問題。且要檢測(cè)發(fā)動(dòng)電轉(zhuǎn)子磁極絕緣正常與否，對(duì)阻尼有無熱損現(xiàn)象進(jìn)行排查。此外，應(yīng)在檢修過程中對(duì)發(fā)電機(jī)定子及轉(zhuǎn)子各端口及出線位置處的灰塵或雜物全部清掃干凈。

2.2 全面檢修維護(hù)封閉母線

檢修過程中，應(yīng)重點(diǎn)查看封閉母線的變形或破損現(xiàn)象，且要做好封閉母線內(nèi)外殼的清潔處理。應(yīng)排查母線內(nèi)部絕緣子的損傷、變形或松動(dòng)現(xiàn)象，對(duì)有無絕緣子固定偏斜或密封性不佳現(xiàn)象進(jìn)行詳細(xì)排查。可采取實(shí)驗(yàn)形式完成此項(xiàng)檢查，且要精準(zhǔn)、全面記錄實(shí)驗(yàn)過程及相關(guān)數(shù)據(jù)，確保得出精準(zhǔn)的檢查結(jié)果。

2.3 詳細(xì)檢查發(fā)電機(jī)出口處的隔離開關(guān)

維修人員應(yīng)全面檢查GCB 控制柜，對(duì)柜內(nèi)端子、元件有無外觀損傷進(jìn)行查看，檢測(cè)這些元器件運(yùn)行是否正常。由于GCB 控制柜內(nèi)部存在SF6氣體，檢查過程中還要對(duì)此氣體有無泄漏進(jìn)行查看，應(yīng)按規(guī)定要求實(shí)施柜內(nèi)氣體流通性檢查。檢修人員可利用酒精擦拭清理隔離開關(guān)元件及相應(yīng)母線，若發(fā)現(xiàn)螺栓有損傷應(yīng)立即更換，檢測(cè)后要將所有部件回裝至原有位置，并做好封蓋處理。

2.4 做好負(fù)荷開關(guān)檢修維護(hù)

在水電廠電氣設(shè)備當(dāng)中，負(fù)荷開關(guān)屬于相對(duì)重要的結(jié)構(gòu)之一。檢修人員不可忽視此項(xiàng)檢查工作。需要全面查看開關(guān)接觸面，詳細(xì)檢查小車式負(fù)荷開關(guān)的各個(gè)操作機(jī)構(gòu)，對(duì)負(fù)荷開關(guān)柜內(nèi)的螺栓進(jìn)行旋緊加固，而后將導(dǎo)電膏涂抹于負(fù)荷開關(guān)柜、柜內(nèi)元?dú)饧砻嬷?。同時(shí)，還應(yīng)展開電壓互感器及元件運(yùn)行狀態(tài)實(shí)驗(yàn)，并詳細(xì)記錄相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行針對(duì)性維修與處理。

3 水電廠電氣設(shè)備的維護(hù)要點(diǎn)

3.1 建立維修計(jì)劃、健全維護(hù)體系

水電廠電氣設(shè)備高效管理的實(shí)施，需要立足水電廠當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)制定合理可行的運(yùn)行維護(hù)方案，明確具體的維護(hù)方式，并將員工經(jīng)濟(jì)利益、工作時(shí)間納入考量，從而制定出益于實(shí)現(xiàn)維護(hù)管理目標(biāo)的科學(xué)運(yùn)維方案。同時(shí)，水電廠應(yīng)加強(qiáng)運(yùn)維管理人員技能強(qiáng)化，除了要提升其電氣設(shè)備操作、維護(hù)能力以外，還應(yīng)注重于技術(shù)團(tuán)隊(duì)綜合素養(yǎng)的提升，針對(duì)維護(hù)處理、設(shè)備使用等多個(gè)方面展開針對(duì)性培訓(xùn)。技術(shù)人員應(yīng)掌握電氣設(shè)備易出現(xiàn)的故障，并提前制定故障預(yù)防及應(yīng)急處理方案。應(yīng)構(gòu)建完善的例會(huì)制度，對(duì)維護(hù)人員的意見及建議進(jìn)行收集匯總，從而促進(jìn)電氣設(shè)備維護(hù)體系的健全與優(yōu)化[2]。

3.2 加強(qiáng)巡回檢查、應(yīng)用現(xiàn)代化監(jiān)測(cè)技術(shù)

水電廠維護(hù)管理中，巡回檢查屬于常用方式，此方式實(shí)施較為便利，并且能夠確保電氣設(shè)備問題的及時(shí)排查及問題發(fā)生點(diǎn)確定，能夠及時(shí)消除與解決安全隱患問題。巡回檢查工作開展中，檢查人員應(yīng)立足多個(gè)層面分析與判斷隱患問題，如可聯(lián)合應(yīng)用聲音辨識(shí)法及嗅聞法判定電氣設(shè)備問題發(fā)生點(diǎn)。巡檢時(shí)還要注意做好維護(hù)記錄，為后續(xù)維護(hù)提供參考。同時(shí)，水電廠還應(yīng)將現(xiàn)代化故障監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用于日常運(yùn)行維護(hù)管理之中，不僅能夠利用計(jì)算機(jī)技術(shù)優(yōu)勢(shì)快速定位故障點(diǎn)，也可節(jié)約運(yùn)維管理工作量，提高電氣設(shè)備維護(hù)管理質(zhì)量及效率。

3.3 明確操作任務(wù)、規(guī)范倒閘操作

在水電廠運(yùn)行中，倒閘操作的規(guī)范性強(qiáng)化關(guān)乎電氣設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。維護(hù)人員應(yīng)嚴(yán)格控制操作人員的倒閘操作行為，既要加強(qiáng)操作行為規(guī)范，也要注意監(jiān)測(cè)倒閘中可能影響電氣設(shè)備運(yùn)行的各方面因素，在掌握正確的倒閘操作流程及倒閘操作方法的前提下方可執(zhí)行倒閘操作。倒閘操作實(shí)施前，操作人員應(yīng)明確操作任務(wù)，由熟知倒閘操作、具備倒閘操作能力的管理人員負(fù)責(zé)操作任務(wù)設(shè)置，并由其負(fù)責(zé)監(jiān)督指導(dǎo)整個(gè)倒閘操作過程，實(shí)時(shí)關(guān)注信號(hào)的精準(zhǔn)性，避免操作人員因技能不嫻熟或操作不規(guī)范而導(dǎo)致電氣設(shè)備出現(xiàn)故障，進(jìn)而破壞水電廠的穩(wěn)定運(yùn)行。

3.4 健全設(shè)備數(shù)據(jù)庫、強(qiáng)化設(shè)備管理

水電廠運(yùn)行安全穩(wěn)定與否與電氣設(shè)備存在必然關(guān)聯(lián)，因而水電廠應(yīng)將電氣設(shè)備管理力度的強(qiáng)化作為重點(diǎn)，應(yīng)引入高效、低耗管理方式，并逐步建立健全電氣設(shè)備數(shù)據(jù)庫，從而奠定電氣設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。同時(shí)，在引入新型電氣設(shè)備之時(shí)，水電廠應(yīng)及時(shí)展開針對(duì)性的運(yùn)行維護(hù)及操作技能培訓(xùn)，以預(yù)防與規(guī)避電氣設(shè)備故障問題發(fā)生。運(yùn)維管理人員應(yīng)具備依據(jù)電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)精準(zhǔn)判斷其運(yùn)行正常與否的能力，以此提升設(shè)備維護(hù)管理效率。日常維護(hù)檢修工作應(yīng)涵蓋運(yùn)行前預(yù)防性檢修、運(yùn)行中故障處理、運(yùn)行后故障總結(jié)三個(gè)環(huán)節(jié)，可依托于故障分析系統(tǒng)的科學(xué)構(gòu)建及時(shí)總結(jié)故障發(fā)生規(guī)律，從而規(guī)避問題反復(fù)出現(xiàn)，通過電氣設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行保證水電廠的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

4 水電廠電氣設(shè)備故障檢修工作有效實(shí)施的保障策略

4.1 嚴(yán)格監(jiān)測(cè)與有效處理發(fā)電機(jī)組故障

水電廠應(yīng)在日常中加強(qiáng)對(duì)發(fā)電機(jī)組故障的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，根據(jù)故障問題實(shí)施針對(duì)性的故障處理。通常電壓過小時(shí)，發(fā)電機(jī)組的勵(lì)磁裝置會(huì)出現(xiàn)負(fù)勵(lì)較低的問題，會(huì)因勵(lì)磁電流不穩(wěn)或低于限定數(shù)值而出現(xiàn)欠電壓?jiǎn)栴}。同時(shí)發(fā)電機(jī)電壓及額定電壓統(tǒng)一性監(jiān)測(cè)中若二者出現(xiàn)不統(tǒng)一情況，可能會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)運(yùn)行功率下降，進(jìn)而會(huì)使電能傳輸效率受到影響。監(jiān)測(cè)到此類問題后，可將三相調(diào)壓器安裝于勵(lì)磁電抗器及發(fā)電機(jī)之間，如此可增大勵(lì)磁電流，維持電流穩(wěn)定性與均衡性。也可通過變阻器阻值下調(diào)的方式，通過電容補(bǔ)償間接調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)阻值，此種方式也可維持額定電壓環(huán)境下發(fā)電機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

4.2 制定科學(xué)系統(tǒng)的電氣設(shè)備故障檢修制度

水電廠電氣設(shè)備的檢修工作面要定期化開展，應(yīng)采取多元化檢修方式的聯(lián)合應(yīng)用嚴(yán)格監(jiān)控與管理電氣設(shè)備的運(yùn)行，遵循電氣設(shè)備故障檢修制度結(jié)合故障現(xiàn)象利用對(duì)應(yīng)性方法實(shí)施檢測(cè)，分析電氣設(shè)備的溫度變化、聲音異常情況以及振動(dòng)幅度等各個(gè)方面。故障檢查完成后檢修人員應(yīng)及時(shí)記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，確保記錄內(nèi)容詳實(shí)、全面，從而為后續(xù)故障排查與處理提供參考依據(jù)。整個(gè)檢修過程需要依據(jù)制度設(shè)計(jì)的順序及線路而開展，應(yīng)確保檢修全面、細(xì)致，不可存在盲區(qū)，如此方可保障電氣設(shè)備故障得到全面排查及解決。

4.3 應(yīng)用綠色安全理念實(shí)施故障檢修

水力發(fā)電屬于高效利用自然資源的發(fā)電方式，與我國當(dāng)今大力提倡的可持續(xù)發(fā)展理念相吻合。為此，水電廠電氣設(shè)備維護(hù)及故障檢修時(shí)也應(yīng)將綠色安全理念貫穿其中，引入綠色、環(huán)保、安全的新型檢測(cè)維修方式，既要保障電氣設(shè)備性能正常發(fā)揮，也要有效減少電氣設(shè)備運(yùn)行能耗，降低對(duì)生態(tài)環(huán)境所產(chǎn)生的污染，從而為水電廠經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益的雙重提升提供支持。保養(yǎng)與維修電氣設(shè)備的過程中，應(yīng)采取合理的檢修方式盡可能延長(zhǎng)電氣設(shè)備的運(yùn)行壽命，達(dá)到電氣設(shè)備應(yīng)用成本的有效降低。在故障檢修過程中也要通過最優(yōu)方式及工具的科學(xué)選用，盡可能提高檢修質(zhì)效。

電氣設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)及故障檢修效果與水電廠電力資源輸出量的高低有直接關(guān)聯(lián)，水電廠應(yīng)了解電氣設(shè)備的常見故障，選用適合的故障檢修方法，需要定期化、嚴(yán)格性開展電氣設(shè)備運(yùn)行維護(hù)與檢修管理，應(yīng)建立維修計(jì)劃、健全維護(hù)體系、加強(qiáng)巡回檢查、應(yīng)用現(xiàn)代化監(jiān)測(cè)技術(shù)、明確操作任務(wù)、規(guī)范倒閘操作、健全設(shè)備數(shù)據(jù)庫、強(qiáng)化設(shè)備管理，以此強(qiáng)化運(yùn)維管理效果。通過嚴(yán)格監(jiān)測(cè)與有效處理發(fā)電機(jī)組故障、制定科學(xué)系統(tǒng)的電氣設(shè)備故障檢修制度、應(yīng)用綠色安全理念實(shí)施故障檢修進(jìn)一步提升檢修成效，進(jìn)而保障電氣設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。